毕业设计论文车床主轴性能研究工艺设计.doc
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1、XX本科毕业论文(设计)摘 要 本次设计的主要任务是制定D型主轴加工过程的工艺规程卡片,设计加工主轴的最佳加工工艺规程。并对主轴的强度和刚度进行校核,选定危险截面,所谓危险截面通常是指当量弯距较大,截面积较小、应力集中比较严重的截面,然后精确地计算出轴的安全欲度,该计算包括强度安全系数校核和静强度安全系数校核。制定工艺规程时的基本出发点是保证加工质量、提高生产率、降低成本,设计中先提出了两个总体加工方案,通过分析选择了一种最佳方案,然后由这一总体方案又提出了两个具体加工路线方案。经过比较,考虑到生产类型特点,劳动强度及加工成本,又选择了一个最佳加工路线,最后合理选取各工序,工位和所用的机床、刀
2、具、夹具、量具,并计算切削用量及时间。其次是夹具使用,所使用的夹具是镗模体是夹具的主体。 包括镗模板、镗套、半圆定位装置、螺旋夹紧机构。在加工零件时要对加工部位进行分析,保证被加工部位的位置精度和尺寸精度。而且要考虑到如何降低工人强度、便于装卸工件等因素。最后,确定最佳车削用量。选择最优化设计的目标函数及约束条件。确定最佳车削用量可以提高生产率、提高加工精度、表面质量及刀具的耐用度。关键词:车床主轴 工艺规程 夹具 优化设计 成本“关键词”不可省略。请尽量用规范词组。词间用分号间隔,末尾不加标点。正文中无此内容,阅读后,请删除此文本框内及其内容。AbstractThe main mission
3、 that design inside put forward this design primarily is bore( stalk face) that craft to establishes D type principal axis process the process rules distance card that tongs and car dosage, design to process the principal axis to report to process the craft rules distance best.Put forward first in t
4、he design two process the route project in a specific way, passing the analysis choice a the best project,then from this a the total project puts forward again two process the route project in a specific way. Is the design of the tongs the next in order,a tongs for designing is a position to process
5、 principal axis stalk drill to bore the mold,hour of design want to process part proceeding analyze, guarantee to is processed part accuracy with the size accuracy.Choose the fixed position basis first, then thechoice drills the mold type, computing to slice the dint of finally with step up the dint
6、, from but make sure a parameter and clip tight a piece, and to fixed position the error margin proceeds the analysis.Finally, certain the best car dosage, choose the superior the target function that turn and control the term. Key Words : Lather principal axis craft rules distance excellent turn th
7、e design tongs cost“Key Words”不可省略。内容应与中文“关键词”一致。词间用分号间隔,末尾不加标点。正文中无此内容,阅读后,请删除此文本框内及其内容。- III -目录引言1一 车床主轴零件的分析2(一) 零件的功用2(二) 零件加工中存在的问题2二 车床主轴零件图3三 车床主轴的精确强度计算4(一)做轴的受力简图4(二)安全系数校核计算41 疲劳强度安全系数校核42 静强度安全系数校核5(三)轴的刚度校核计算5四 车床主轴的技术要求6(一)支承轴颈的技术要求6(二)主轴锥孔的技术要求6(三)端面和短锥的技术要求6(四)螺纹的技术要求6(五)其他配合表面的技术要求7
8、五 主轴工艺规程设计7(一) 零件的工艺设计7(二) 确定毛坯制造形成71 计算零件的生产纲领72 毛坯的选择73 热处理8(三) 定位基准的选择81 粗基准的选择82 精基准的选择8(四) 工艺路线的制定91 加工阶段的划分92 热处理工序的安排93 加工顺序的安排和工序的确定9(五) 工艺路线的优化选择10(六) 确定切削用量及基本时间Tj 辅助时间Tf 12(七) 结论36六 夹具的使用36(一) 夹具的组成 36(二) 工件在夹具中的定位36(三) 夹具的作用37七 工艺卡片38总 结56参考文献57致 谢59XX学院本科毕业设计授权书60xx学院本科毕业论文(设计)引 言主轴是机床的
9、重要零件之一,主轴的结构尺寸及制造精度影响着整台机床的工作精度,因此加工主轴时必须严格保证要求。而要做到这一点,必须经济合理地安排加工工艺路线、设计夹具。在加工主轴时不仅应保证质量,而且应考虑到经济性,这样才能以较低的成本加工出质量高的零件。为了提高加工的经济性,应合理的确定刀具最佳切削用量,实现金属切削机床上加工过程的最优化,这些是本次设计的主要目的和任务。一 车床主轴零件的分析(一)零件的功用D主轴的主要作用是把旋转运动及扭矩传递给工件或刀具。主轴上可安装夹具、刀具或其它辅具,由其带动刀具或工件直接参与表面成形运动,它是刀具或工件的相对位置基准和运动基准,机床主轴制造质量的直接影响整台机床
10、的工作精度和使用寿命6。D型主轴的主要特点是轴端悬伸量短,刚性好,操作方便,能快速装卸夹具(夹盘)。主要应用于精密车床,高精度车床。(二)零件加工中存在的问题主轴是机床的重要部件,对高速精密机床来说,其加工精度在很大程度上取决于主轴系统的精度,它受主轴系统的几何精度、静态和动态刚度及热性能的影响。因此,在机床设计中如何提高主轴系统的精度是机床设计的关键。机床主轴回转精度是机床的主要精度指标之一,直接影响着被加工零件的加工精度及表面粗糙度。机床主轴的回转误差是一项综合性的误差,是主轴在回转过程中实际回转轴线相对于理论回转轴线的漂移2。轴类零件在生产中加工精度要求很高,在切削加工中存在共同的问题,
11、即刚性差,加工容易产生颤振、刀具与工件之间的相对振动会使加工表面留下振纹、产生强烈的噪声、严重影响加工质量和危害操作者的身心健康;而且由于颤振使切削截面、切削角度、切削力均发生变化,刀具易磨损、严重时会产生破损; 另外, 由于切削颤振的发生, 目前生产中往往以降低切削用量, 比如减小切深和降低主轴速度为代价,致使机床、刀具的工作性能得不到充分发挥, 限制了机械加工生产效率的提高, 这对大批大量生产的制造厂家来说无疑是巨大的损失。在毛坯材料确定后, 其质量取决于加工质量, 而加工质量是由加工设备的性能和工艺过程决定的。通常, 主轴的各阶外圆、倒角、圆根、越程槽、退刀槽以及锥面均是在车床上加工完成
12、的。在切削过程中, 由于车床本身的原始制造误差和切削用量、刀具选择不当, 引起振动, 造成工件形位误差超差是生产中常见的问题。设法改进加工工艺从而消除或减轻振动对工件加工质量的影响, 对提高工件加工质量, 保证零件合格率, 有其重要意义。XI二 车床主轴零件图 三 轴的精确强度计算(一)做轴的受力简图(二)安全系数校核计算轴的精确强度计算是在结构设计完成后进行的,通常采用安全系数校核计算法。它可以较精确地计算出轴的安全欲度。该计算包括:强度安全系数校核和静强度安全系数校核。1疲劳强度安全系数校核根据轴的实际结构尺寸,承受的弯距和转距,考虑轴上应力集中、轴的绝对尺寸、表面状态等因数对轴的疲劳强度
13、的影响,判定几个危险截面。用本法计算出安全系数是否满足需求。由于SK360主轴是阶梯轴,固选择了一个最危险的截面进行强度校核。疲劳强度安全系数校核是建立在变应力的强度理论和实验研究基础之上的,其任一截面的疲劳强度的安全系数S计算式为: (1)式中 只考虑弯距作用时的疲劳强度安全系数 只考虑转距作用时的疲劳强度安全系数 (2) 式中 、对循环下试件材料的弯曲、扭转疲劳极限,MPa。其值都列于表中 、弯曲、扭转的有效应力集中系数 、弯曲、扭转的绝对尺寸影响系数 表面质量系数、弯曲应力的应力幅、平均应力、扭转切应力的应力幅、平均应力、弯曲、扭转时将平均应力折算为应力幅的折算系数对于一般转轴,弯曲应力
14、是对称循环变化的,故 ,; 对于经常正反转传递等值转距的轴,则当作对称循环变化,即 , 选定截面必须为危险截面,所谓危险截面通常是指当量弯距较大,截面积较小、应力集中比较严重的截面,即实际应力较大的截面,在所确定的每一危险截面处,计算出的安全系数S应满足: (3)2.静强度安全系数校核静强度计算是评定轴对塑性变形的抵抗能力,根据轴的短期过载的最大载荷或冲击载荷来校核轴的静强度。 (4)式中 轴计算截面的静强度安全系数静强度许用安全系数只考虑弯曲时的静强度安全系数只考虑扭转时的静强度安全系数 (5)式中 、 轴材料的拉伸、扭转屈服极限,Mpa 、轴计算截面上的最大弯距、最大转距 N-mm(三)轴
15、的刚度校核计算经验证明,在一般情况下,轴的刚度是足够的,因此通常不必进行刚度计算,如需进行计算时也只进行弯曲刚度计算1。危险截面的安全系数校核,为简明起见,校核采用列表形式如表1:计算公式及内容计 算 结 果说 明(截面I)轴的直径/mm82已知抗弯截面系数 45514查机械设计手册抗扭截面系数 91028查机械设计手册弯曲应力幅 (MPa) 10.17按对称循环应力计算弯曲平均应力 0扭转剪应力幅 10.49按脉动循环应力计算扭转平均切应力 0弯曲,扭转的疲劳极限/MPa344 199查机械设计手册弯曲、扭转的等效系数0.25 0.15查机械设计手册绝对尺寸影响系数0.77 0.81查机械设
16、计手册表面质量系数 0.65查机械设计手册有效应力集中系数2.12 2.05查机械设计手册只考虑弯距作用时的安全系数7.986式(2)只考虑扭距作用时的安全系数4.872式(2)疲劳强度安全系数4.16式(1)静强度安全系数 5.37式(4)疲劳强度许用安全系数 1.5查机械设计手册静强度许用安全系数 1.8查机械设计手册结论:截面I的,疲劳强度均足够。 截面I的,静强度均足够。四 主轴的主要技术要求一.支承轴颈的技术要求支承轴颈是车床主轴部件的装配基准,轴上精密表面均以它为设计基准,有严格的相互位置要求。主轴前支承轴颈为锥度1: 12的圆锥表面,接触面积不小于75支承轴颈的径向跳动允差0.0
17、05mm 。后支随轴的圆柱允差0.007mm,表面粗糙度Ra0.4.二.主轴锥孔技术要求主轴锥孔用以安装顶尖或心轴柄,要求接触好,跳动小,并无原则表面淬硬,只有如此习肩自长期保持机床总装精度和加工工件精度,主轴莫氏6号锥孔对支承轴颈AB的跳动,近轴端允差0.005mm,距轴端300mm处允差0.01mm,锥面接触面积不小于75,表面粗糙度为Ra0.4,淬硬HRC54。三.端面和短锥的技术要求 端面及短锥是卡盘底座的定位基准。短锥对主轴支承轴颈AB的径向跳动允差0. 005mm,端面的表面粗糙度Ra0.8,锥面淬硬至HRC54。四.螺纹的技术要求螺纹的精度为6g,这是用于限制与之配合的锁紧螺母的
18、振动振幅的必需的要求。因为,如果锁紧螺母端面振幅量过大,在压紧滚动轴承的过程中,会造成轴承的环轴心线偏斜,由于轴承内环是与支承轴颈配合的,这就引起主轴径向跳动,引起锁紧螺母端面拉伸振摆的原因有二个:一是螺母本身制造精度低,另一原因是螺纹表面轴线与支承轴颈的轴心线重合,因此,在加工螺纹时,必须控制螺纹表面轴心线与支承颈轴心线的同轴度不超过0.025mm。五.其它配合表面的技术要求为保证齿轮啮合平稳,使主轴回转平稳,齿轮装配表面精度6度,表面粗糙度为Ra1.6,对前后支承轴颈向跳动允差为0.01mm,圆柱度允差0.01mm,主轴深孔直线度允差0.10mm,两键槽对其所在轴颈轴心线的位置度允差0.1
19、6mm,平行度允差0.04mm,槽侧表面粗糙度为Ra6.3,623轴线对106.375的位置公差为0.16mm,626H8轴线对K面平行度允差0.06mm,6M8轴线对106.375位置度允差0.2mm。五 主轴工艺规程设计(一)零件的工艺分析从零件图上可以看出,主轴的主要加工表面是两个支承轴颈,锥孔、短锥及轴端面,次要加工表面是各装配齿轮的轴径,螺纹轴径,因此,保证支承轴颈本身的尺寸精度、几何精度、同轴度以及与其它表面的相互位置精度是主轴加工的关键。(二)确定毛坯的制造形式1.计算零件的生产纲领机床年产量Q 340台年每台机床上零件个数n 1件台备品率a 2废品率p 05零件年产纲领N=Qn
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